專(zhuān)利名稱(chēng)：一種碳纖維增強(qiáng)生物復(fù)合支架材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于醫(yī)學(xué)工程的生物復(fù)合支架材料，具體地講，是一種碳纖維增強(qiáng)生物復(fù)合支架材料的制備方法，屬于材料學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在組織工程中以支架為載體，植入細(xì)胞至受損的組織或器官部位，使植入細(xì)胞增殖與分化，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，復(fù)合支架降解吸收繼而形成結(jié)構(gòu)與功能與目標(biāo)組織或器官相一致的新組織或器官，從而達(dá)到創(chuàng)傷修復(fù)和功能重建的目的。由于人體的組織或器官在其組成、結(jié)構(gòu)以及功能方面都具有高度的復(fù)雜性。因此，對(duì)組織工程支架的性能要求也是多方面的。單一材料構(gòu)建的組織工程支架往往無(wú)法滿足要求。因此，利用具有不同性質(zhì)的材料構(gòu)建組織工程復(fù)合材料便有了很高的研究?jī)r(jià)值。殼聚糖是一種結(jié)構(gòu)與細(xì)胞外基質(zhì)中的主要成分糖胺聚糖十分類(lèi)似的優(yōu)良生然生物材料。由于殼聚糖所具有的獨(dú)特分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)及良好的生物相容性、可吸收性、易于加工成型性等眾多優(yōu)點(diǎn)。卻存在脆性大、韌性差、降解慢和孔徑小等缺點(diǎn)。明膠膠原是人體中含量最豐富的一種結(jié)構(gòu)蛋白。生物親和力大，可吸收性強(qiáng)，但使用時(shí)卻存在力學(xué)強(qiáng)度不夠的缺點(diǎn)。碳纖維優(yōu)缺點(diǎn)碳纖維具有良好的力學(xué)強(qiáng)度，但卻沒(méi)有可以提供組織生長(zhǎng)的多孔結(jié)構(gòu)。因此，需要一種碳纖維增強(qiáng)的殼聚糖與明膠復(fù)合材料，以擬補(bǔ)這三種材料的不足。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種多孔支架生物材料的制備方法。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種碳纖維增強(qiáng)生物復(fù)合支架材料的制備方法，材料由碳纖維、殼聚糖、明膠通過(guò)冷凍干燥復(fù)合組成，其特征在于制備步驟如下(1)用體積比冰乙酸水=1 20的乙酸溶液，溶解明膠配制成濃度為質(zhì)量分?jǐn)?shù) 5%的明膠乙酸溶液，超聲波分散池做消泡處理；(2)用體積比冰乙酸水=1 50的乙酸溶液，溶解殼聚糖配制成濃度為質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的殼聚糖乙酸溶液，超聲分散池做消泡處理；(3)按照質(zhì)量比例殼聚糖明膠=1 4 6，將明膠乙酸溶液和殼聚糖乙酸溶液混合，然后稱(chēng)取碳纖維的質(zhì)量，其為殼聚糖/明膠總質(zhì)量的0. 05% 0. 10%，將其加入到殼聚糖/明膠混合溶液中，超聲分散6 他，使碳纖維均勻分散在殼聚糖/明膠混合溶液中；(4)將碳纖維/殼聚糖/明膠混合溶液放入模具中，于-60°c冷井中冷凍4h，然后與-5 0°C下，70 SOKPa真空度下，冷凍干燥8h，既得到多孔支架材料。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，碳纖維在濃硝酸中70°C下回流氧化他，用水洗至呈中性，在110°C干燥20 24h。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，模具厚度不超過(guò)10mm。
本發(fā)明提供了用簡(jiǎn)單的溶液共混法和冷凍干燥技術(shù)，復(fù)合制備一種碳纖維增強(qiáng)生物復(fù)合支架材料的制備方法，在殼聚糖/明膠組分中加入碳纖維，由于碳纖維有高強(qiáng)度、出色的耐熱性、出色的抗熱沖擊性、低熱膨脹系數(shù)、熱容量小、比重小、優(yōu)秀的抗腐蝕與輻射性能，加入到組分中提高了支架性能，對(duì)支架的研究運(yùn)用有著良好的擴(kuò)展。在制備過(guò)程中影響實(shí)驗(yàn)的因素很多，特別對(duì)原料的濃度與質(zhì)量比，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，確定了最優(yōu)比例。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列有益效果(1)成本改良使用明膠代替昂貴的膠原。使支架成本大大下降(2)力學(xué)強(qiáng)度改良?xì)ぞ厶?明膠復(fù)合支架的力學(xué)強(qiáng)度較差，使用碳纖維增強(qiáng)后， 力學(xué)強(qiáng)度增加。碳纖維具有良好的生物親和性，優(yōu)秀的力學(xué)強(qiáng)度。在骨組織修復(fù)中具有良好的優(yōu)勢(shì)。
圖1是實(shí)施例1的碳纖維增強(qiáng)殼聚糖/明膠復(fù)合支架照片。圖2是實(shí)施例2的碳纖維增強(qiáng)殼聚糖/明膠復(fù)合支架照片。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1將碳纖維在濃硝酸中70°C下回流氧化6h，用水洗至呈中性，在110°C干燥20h備用。準(zhǔn)確稱(chēng)取的0. 2561g殼聚糖，用體積比冰乙酸水=1 50的乙酸溶液8. 5mL溶解，并超聲分散池；準(zhǔn)確稱(chēng)取1.0240g的明膠，用體積比冰乙酸水=1 20的乙酸溶液 20. 5mL，并超聲波分散池；然后將兩溶液混合。準(zhǔn)確稱(chēng)取碳纖維0. 0012g,將其加入到殼聚糖/明膠混合溶液中，超聲分散他，使碳纖維均勻分散在殼聚糖/明膠混合溶液中。將分散好的碳纖維/殼聚糖/明膠混合溶液放入厚度8mm的模具中，于-60°C冷井中冷凍4h，然后與-5°C下，7010 真空度下，冷凍干燥他，既得到多孔支架材料，見(jiàn)圖1。支架產(chǎn)品孔洞細(xì)長(zhǎng)，形狀與骨的疏松質(zhì)孔洞極為相似，成孔率較大。實(shí)施例2將碳纖維在濃硝酸中70°C下回流氧化6h，用水洗至呈中性，在110°C干燥24h備用。準(zhǔn)確稱(chēng)取0. 2571g的殼聚糖，用體積比冰乙酸水=1 50的乙酸溶液8. 5mL溶解，并超聲分散池；準(zhǔn)確稱(chēng)取1. 5426g的明膠，用體積比冰乙酸水=1 20的乙酸溶液 30. 5mL,并超聲波分散池；然后將兩溶液混合。準(zhǔn)確稱(chēng)取碳纖維0. 0090g,將其加入到殼聚糖/明膠混合溶液中，超聲分散他，使碳纖維均勻分散在殼聚糖/明膠混合溶液中。將分散好的碳纖維/殼聚糖/明膠混合溶液放入厚度8mm的模具中，于-60°C冷井中冷凍4h，然后與0°C下，SOKI^真空度下，冷凍干燥他，既得到多孔支架材料，見(jiàn)圖2。支架產(chǎn)品孔洞均勻， 成孔率大。
權(quán)利要求
1.一種碳纖維增強(qiáng)生物復(fù)合支架材料的制備方法，材料由碳纖維、殼聚糖、明膠通過(guò)冷凍干燥復(fù)合組成，其特征在于制備步驟如下(1)用體積比冰乙酸水=1 20的乙酸溶液，溶解明膠配制成濃度為質(zhì)量分?jǐn)?shù)5% 的明膠乙酸溶液，超聲波分散ai做消泡處理；(2)用體積比冰乙酸水=1 50的乙酸溶液，溶解殼聚糖配制成濃度為質(zhì)量分?jǐn)?shù) 3%的殼聚糖乙酸溶液，超聲分散ai做消泡處理；(3)按照質(zhì)量比例殼聚糖明膠=1 4 6，將明膠乙酸溶液和殼聚糖乙酸溶液混合，然后準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量的碳纖維，其質(zhì)量為殼聚糖/明膠總質(zhì)量的0. 05% 0. 10%，將其加入到殼聚糖/明膠混合溶液中，超聲分散6 他，使碳纖維均勻分散在殼聚糖/明膠混合溶液中；(4)將碳纖維/殼聚糖/明膠混合溶液放入模具中，于-60°C冷井中冷凍4h，然后與-5 0°C下，70 SOKPa真空度下，冷凍干燥8h，既得到多孔支架材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)生物復(fù)合支架材料的制備方法，其特征在于碳纖維需要在濃硝酸中70°C下回流氧化他，用水洗至呈中性，在110°C干燥20 Mh。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)生物復(fù)合支架材料的制備方法，其特征在于模具的厚度不超過(guò)10mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種碳纖維增強(qiáng)生物復(fù)合支架材料的制備方法，步驟包括配制5％的明膠乙酸溶液，配制3％的殼聚糖乙酸溶液，混合，加入碳纖維，超聲分散碳纖維，將碳纖維/殼聚糖/明膠混合溶液放入模具中，冷凍干燥得到多孔支架材料。本發(fā)明使用廉價(jià)的殼聚糖/明膠，使支架成本大大下降；同時(shí)，碳纖維具有良好的生物親和性，優(yōu)秀的力學(xué)強(qiáng)度使用碳纖維增強(qiáng)后，力學(xué)強(qiáng)度增加。本發(fā)明碳纖維增強(qiáng)殼聚糖/明膠復(fù)合支架在骨組織修復(fù)中具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)A61L27/22GK102488928SQ20111044257
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者廖曉玲, 徐文峰 申請(qǐng)人:重慶科技學(xué)院